如下图是一个数塔,从顶部出发在每一个节点可以选择向左或者向右走,一直走到底层,要求找出一条路径,使得路径上的数字之和最大。
思路分析:
所以第一步对第五层的8个数据,做如下四次决策:
如果经过第四层2,则在第五层的19和7中肯定是19;
如果经过第四层18,则在第五层的7和10中肯定是10;
如果经过第四层9,则在第五层的10和4中肯定是10;
如果经过第四层5,则在第五层的4和16中肯定是16;
经过一次决策,问题降了一阶。5层数塔问题转换成4层数塔问题,如此循环决策…… 最后得到1阶的数塔问题。
算法实现:首先利用一个二维数组data存储数塔的原始数据(其实我们只使用数组data一半的空间,一个下三角矩阵),然后利用一个中间数组dp存储每一次决策过程中的结果(也是一个下三角矩阵)。
初始化dp,将data的最后一层拷贝到dp中。dp[n][j] = data[n][j] (j = 1, 2, …, n) 其中,n为数塔的层数。
在动态规划过程汇总,我们有dp[i][j] = max(dp[i+1][j], dp[i+1][j+1]) + data[i][j],最后的结果保存在dp[0][0]中。
实验原理:
实验代码:
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int maxdata(int data1,int data2) //比较data1和data2的大小
{
if(data1>data2)
return data1;
else
return data2;
}
int main()
{
int node;
int op[5][5]={
};//将其初始化为0
int data[5][5]={
{
9, 0, 0, 0, 0},
{
12,15, 0, 0, 0},
{
10, 6, 8, 0, 0},
{
2,18, 9, 5, 0},
{
19, 7,10, 4,16}}; //定义原始数据二维数组
int n=5,i,j,temp=0;//n为第几层
for(j=0;j<n;j++)
{
op[n-1][j]=data[n-1][j];
}//初始化op数据,data最底层赋值给op最底层;其余还是为0
for(i=3;i>=0;i--)//从data[3][0]开始,也就是2;比较19和7
{
for(j=0;j<=i;j++) //内层同一行数据的比较
{
temp=maxdata(op[i+1][j],op[i+1][j+1]); //比较同行的较大值
op[i][j]=temp+data[i][j]; //较大值累加到op[i][j]
}
}
for(i=0;i<=4;i++) //输出所有的二维数组数据,也就输出存储的路径
{
for(j=0;j<=4;j++)
{
printf("%d ",op[i][j]);
}
printf("\n");
}
printf("路径之和最大为:%d\n",op[0][0]);
printf("最大路径:%d",data[0][0]); //输出路径之和以及最大路径
for(i=1,j=0;i<n;i++)
{
node=op[i-1][j]-data[i-1][j];
if(node==op[i][j+1])
++j;
printf("——>%d",data[i][j]);
}
return 0;
}
实验测试:
以data[5][5]={
{9, 0, 0, 0, 0},{12,15, 0, 0, 0},{10, 6, 8, 0, 0},{2,18, 9, 5, 0},{19, 7,10, 4,16}};做测试寻找路径之和和最大路径
以data[5][5]={
{14, 0, 0, 0, 0},{20,13, 0, 0, 0},{11, 7, 3, 0, 0},{14,16, 2, 4, 0},{21, 12,6, 17,11}};做测试寻找路径之和和最大路径
复杂度分析:
将每一层的值和其子树塔和的最大值存于二维数组op[][]中;将op最底层的所有数据初始化为数塔最底层的数据;从倒数第二层开始,逐层往上选择最大的子树塔与父节点相加,直到第一层;循环结束得到的op [1][1]即为和需要求的最大值。
时间复杂度:O(n^2)
空间复杂度:O(n^2)
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